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116 CAPÍTULO 3 Relaciones de masa en las reacciones químicas

3.154 Un uso industrial importante del ácido clorhídrico es el car sus fórmulas. Con el fi n de ilustrar este punto, iden-
baño químico de metales. Este proceso consiste en la tifi que la molécula que tal vez sea responsable de la
remoción de las capas de óxido metálico de las superfi - observación de una señal en un espectro de masas en:
cies metálicas, a fi n de prepararlas para recubrimientos. 16 uma, 17 uma, 18 uma y 64 uma. b) Observe que hay
a) Escriba una ecuación de la reacción entre óxido de (entre otras) dos moléculas que quizá den origen a una
hierro(III), que representa la capa de herrumbre sobre señal en 44 uma, digamos, C 3 H 8 y CO 2 . En tales casos,
el hierro, y HCl para formar cloruro de hierro(III) y un químico quizá trate de buscar otras señales genera-
agua. b) Si reaccionan 1.22 moles de Fe 2 O 3 y 289.2 g de das cuando las moléculas se fragmenten en el espectró-
HCl, ¿cuántos gramos de FeCl 3 se producirán? metro. Por ejemplo, si un químico ve una señal en 44
3.155 El octano (C 8 H 18 ) es uno de los componentes de la uma y otra en 15 uma, ¿qué molécula estará producien-
gasolina. Su combustión completa produce CO 2 y H 2 O. do la señal 44 uma? ¿Por qué? c) Mediante las siguien-
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La combustión incompleta produce CO y H 2 O, lo que tes masas atómicas exactas H (1.00797 uma), C
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no sólo reduce la efi ciencia del motor que utiliza el (12.00000 uma) y O (15.99491 uma), ¿con cuánta
combustible, sino que también es tóxico. En cierta exactitud deben medirse las masas de C 3 H 8 y CO 2 para
prueba, se quemó 1.000 galón de octano en un motor. poder distinguirlas entre sí?
La masa total de CO, CO 2 y H 2 O que se produjo fue de 3.160 La potasa es todo mineral de potasio que se utiliza por
11.53 kg. Calcule la efi ciencia del proceso, es decir, su contenido de potasio. La mayoría de la potasa produ-
calcule la fracción de octano que se convierte en CO 2 . cida en Estados Unidos se convierte en fertilizante. Las
La densidad del octano es de 2.650 kg/galón. principales fuentes de potasa son el cloruro de potasio
3.156 Industrialmente, el hidrógeno gaseoso se prepara por la (KCl) y el sulfato de potasio (K 2 SO 4 ). La producción de
reacción del propano gaseoso (C 3 H 8 ) con vapor a una potasa muchas veces se expresa como óxido de potasio
temperatura alrededor de 4008C. Los productos son (K 2 O) equivalente a la cantidad de K 2 O que puede obte-
monóxido de carbono (CO) e hidrógeno gaseoso (H 2 ). nerse a partir de un mineral determinado. a) Si el KCl
a) Escriba una ecuación balanceada para la reacción. b) cuesta 0.55 dólares por kg, ¿a qué precio (dólar por kg)
¿Cuántos kilogramos de H 2 se pueden obtener a partir debe venderse el K 2 SO 4 para proporcionar la misma
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de 2.84 3 10 kg de propano? cantidad de potasio por dólar? b) ¿Qué masa (en kg) de
K 2 O contiene el mismo número de moles de átomos de
3.157 En la síntesis de un producto natural, un químico prepa-
K que 1.00 kg de KCl?
ra una molécula biológica compleja completamente a
partir de materiales de inicio no biológicos. A menudo 3.161 Una muestra de magnesio de 21.496 g entra en combus-
se sabe que las moléculas objetivo son algo prometedo- tión con el aire para formar óxido de magnesio y nitruro
ras como agentes terapéuticos, y las reacciones orgáni- de magnesio. Cuando los productos se tratan con agua,
cas que se desarrollan en el proceso benefi cian a todos se generan 2.813 g de amoniaco gaseoso. Calcule las
los químicos. La síntesis total, sin embargo, necesita cantidades formadas de nitruro de magnesio y óxido de
muchos pasos, de modo que es importante obtener los magnesio.
mejores rendimientos porcentuales posibles en cada 3.162 Cierto metal M forma un bromuro que contiene 53.79%
paso. ¿Cuál es el rendimiento porcentual total de una de de Br en masa. ¿Cuál es la fórmula química del com-
estas síntesis si tiene 24 pasos con un rendimiento por- puesto?
centual de 80% en cada paso? 3.163 Una muestra de hierro que pesa 15.0 g se calentó con
3.158 Identifi que lo erróneo o ambiguo en cada una de las clorato de potasio (KClO 3 ) en un contenedor al vacío.
siguientes expresiones. El oxígeno generado por la descomposición del KClO 3
convirtió una parte del Fe en Fe 2 O 3 . Si la masa combi-
a) NH 4 NO 2 es el reactivo limitante en la reacción
nada de Fe y Fe 2 O 3 fue de 17.9 g, calcule la masa de
Fe 2 O 3 formada y la masa de KClO 3 que se descompuso.
NH 4 NO 2 (s) ¡ N 2 (g) 1 2H 2 O(l)
3.164 Una muestra que contiene NaCl, Na 2 SO 4 y NaNO 3 da
b) Los reactivos limitantes en la reacción mostrada el siguiente análisis elemental: Na: 32.08%; O: 36.01%;
aquí son NH 3 y NaCl.
Cl: 19.51%. Calcule el porcentaje de masa de cada
compuesto en la muestra.
NH 3 (ac) 1 NaCl(ac) 1 H 2 CO 3 (ac) ¡
3.165 Una muestra de 10.00 g de sodio reacciona con oxígeno
NaHCO 3 (ac) 1 NH 4 Cl(ac)
para formar 13.83 g de óxido de sodio (Na 2 O) y peróxi-
3.159 a) Para moléculas con masas moleculares pequeñas la do de sodio (Na 2 O 2 ). Calcule la composición porcen-
espectrometría de masas se puede utilizar para identifi - tual de la mezcla.